【正文】 原因有幾點(diǎn)： 系統(tǒng)的功耗相對比較高，這主要體現(xiàn)在 LM7805供電模塊，以熱損耗形式消耗； 系統(tǒng) MCU選取不是很恰當(dāng)， STC89C52RC雖說有較大的 存儲(chǔ)能力，但是其處理 的速度還是比較 慢 ，導(dǎo)致跟蹤的速度低，有時(shí)候并沒跟蹤到最大功率點(diǎn)； 環(huán)境影響，太陽能電池板不是每時(shí)每刻都以最佳位置接收太陽光。 要解決這些問題，進(jìn)一步提升效率，就需要采用高端的處理器，如 DSP、21 FPGA、 430 低功耗系列單片機(jī)等 ，優(yōu)化 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，加強(qiáng)系統(tǒng)各信號處 的濾波處理。 系統(tǒng)測試 為了能夠體現(xiàn)出本 設(shè)計(jì) 的性能，要對太陽能電池板的輸出作兩次測試，分為直接接負(fù)載測試和通過 MPPT 接負(fù)載測試，其測得的數(shù)據(jù)分別如表 。 在調(diào)試程序的時(shí)候， 通過幾組不同電壓值的采樣，比較 A/D轉(zhuǎn)換器與萬用表兩者測得的值。將電阻調(diào)整合適之后還得進(jìn)行校正，再次利用萬用表測得分壓電阻對應(yīng)的電壓值，最終確定分壓系數(shù)，其測試結(jié)果如表 ： 表 ，電壓 計(jì)算 的公式 U=(float)((*ad0)/4095*1127+113)。通過用萬用表測試的結(jié)果如表 ： 18 在測試的過程中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很嚴(yán)重的問題：用萬用表可以測出 R2兩端的電壓，但是用 A/D卻采不到電壓。 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)的調(diào)試 包括硬件調(diào)試與軟件調(diào)試。 17 else PWM。 if(pwmnum) //num 用于調(diào)節(jié)占空比 pwm_out=1。 //開總中斷 } void timer1 () interrupt 3 //3 為定時(shí)器 1的中斷號 1 定時(shí)器 0的中斷號 0 外部中斷 1 2 外部中斷 2 4 串口中斷 16 { TH1 = 0xff。//定時(shí)器 1，工作方式 3 TH1 = 0xff。 void Init_sysm()//初始化系統(tǒng) { Init_n5110()。 sbit reset=P0^4。 sbit din2543=P1^2。 14 開始初始化系統(tǒng)測量Ui,Ii=+1計(jì)算Pi Pi=Pi+1？ UiUi+1 ？ UiUi+1 ？PWMPWM+ PWM PWM+是是 否是 否 否是 PiPi=1 ?否 圖 MPPT 算法流程圖 子程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 下面主要分析 PWM以及系統(tǒng)算法程序。 PWM設(shè)計(jì)思路： 使用內(nèi)部的定時(shí)中斷，最大計(jì)數(shù)脈沖 為 65535，外部晶振為 12M時(shí)，最長定時(shí)時(shí)間為 。 A/D 轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)程序主要根據(jù) TI 官網(wǎng)提供的 Datasheet上面的時(shí)序圖和一些固定指令來寫； PWM波的產(chǎn)生通過單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器中斷來實(shí)現(xiàn)； n5110液晶的驅(qū)動(dòng)程序也通過相應(yīng)的時(shí)序及命13 令編寫。 軟件設(shè)計(jì) 程序編寫使用的是 Keil軟件，它是美國 Keil software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。采樣電壓包括輸出電壓與電流，電壓采用電阻分壓，電流使用模塊 檢測 ，其輸出的也為電壓信號。 1234567891011121314151617181920 2122232425262728293031323334353637383940P1 . 0P1 . 1P1 . 2P1 . 3P1 . 4P1 . 5( MO SI )P1 . 6( MI SO )P1 . 7( SC K)RS T /V pdP3 . 0/ RX DP3 . 1/ TX DP3 . 2/ IN T0P3 . 3/ IN T1P3 . 4/ T0P3 . 5/ T1P3 . 6/ WRP3 . 7/ RDXT A L2XT A L1Vss P2 . 0P2 . 1P2 . 2P2 . 3P2 . 4P2 . 5P2 . 6P2 . 7PS E NAL E /P RO GEA \ Vp pP0 . 7P0 . 6P0 . 5P0 . 4P0 . 3P0 . 2P0 . 1P0 . 0VccU2 S T C8 9 C5 2 R12345678910 11121314151617181920AI N 0AI N 1AI N 2RE F RE F +CSDo u tDinI/ O cl kEOCVCCAI N 3AI N 4AI N 5AI N 6AI N 7AI N 8AI N 9AI N 10GNDU1 T L C 25 43V c cP 0. 3P 0. 4P 0. 5P 0. 6P 0. 7P W M 輸出Y112MC230pC130p采樣電壓采樣電流液晶接口V c cA/DV C C 圖 控制部分原理圖 STC89C52RC 它擁有 8K 字節(jié) Flash； 512 字節(jié) RAM；內(nèi)置 4K的 EEPROM；四個(gè) IO 口。 11 從整個(gè)轉(zhuǎn)換部分電路的設(shè)計(jì)來看，其最大的缺陷就是在于LM7805上面的功率損耗嚴(yán)重，但是相對系統(tǒng)效率的提升來說還是很小的。此處電阻 R3=10kΩ 用于泄流，防止控制信號的電流過大而損壞場效應(yīng)管。選取 電阻阻值 大主要是考慮到不影響負(fù)載的功率。如圖 ，太陽能電池板輸出的是直流電壓，電容 C C2用來防止輸出的電壓干擾，降低輸出紋波，由于輸出的電壓最大能達(dá)到 25V，因此，電容的耐壓值選擇 50V，留有一定余量。所以硬件的設(shè)計(jì)包括控制核心、 DCDC、電壓采樣、電流檢測等幾個(gè)大的模塊 ， 如圖。根據(jù)此方案的原 理，本系統(tǒng)既需要硬件電路對太陽能電池板的信號進(jìn)行處理，也需要 程序來進(jìn)行擾動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)算法。接下來對這幾種方法的各自優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)對比 ，如表 所示 ，最終選擇 出 本 設(shè)計(jì)的最佳 方案。由圖 ，在最大功率點(diǎn)處其斜率為零。 其具體方法是：先測太陽能電池 板 第 i時(shí)刻的電壓 Vi和電流 Ii，由 式 21計(jì)算出功率 Pi，然 后與第 i1時(shí)刻的功率進(jìn)行比較。由圖 ，在同一溫度條件下，不同光照下的最大功率點(diǎn)幾乎在一條垂直線上，這表示著最大功率點(diǎn)應(yīng)該是對應(yīng)著某一個(gè)固定電壓值的，這就是恒壓法的理論 [8]。 從圖 ： 同一光照強(qiáng)度下， 在 一個(gè) 輸出 電壓范圍內(nèi)其 輸出 電流基本上保持不變 ；然而 在某個(gè) 輸出電壓 值之后其 輸出 電流 急劇下降 ，根據(jù)功率的定義式： P（ W） =U（ V） *I（ A） （ 式 21） I（A）U （V ）252020105200W /m2400W /m2600W /m2800W /m21000 W/m2M1M2 圖 常 溫下太陽能電池板在不同光照下的輸出伏安特性曲線 P(W)U （V ）1020304050252020105200W /m2400W /m2600W /m2800W /m21000 W/m2 圖 常溫下太陽能電池板在不同光照下的輸出功率曲線 結(jié)合 式 21與圖 ：在常溫下，某個(gè)光照強(qiáng)度時(shí)太陽能電池板的輸出總存在一個(gè)最大功率點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)方案論證的重心 放在最大功率跟蹤 控制 的算法上面，關(guān)于主控芯片的選取，利用 51 系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 通過分析以上指標(biāo)，初步確定系統(tǒng)所需的核心元器件有： CPU、場效應(yīng)開關(guān)管、液晶顯示屏 。 但是在設(shè)計(jì)一個(gè)新的系統(tǒng)的同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)考慮到新系 統(tǒng)是否能最終給人們帶來更好的價(jià)值，這個(gè) 就需要去綜合各個(gè)方面 進(jìn)行 考慮 。雖然在一天當(dāng)中太陽 的 光照強(qiáng)度是不變的，但是 可以讓太陽能電池板接收的 光照一直保持在最強(qiáng)狀態(tài)。 電壓采樣使用電阻分壓，電流采樣使用電流檢測模塊ACS712ELC20A[7]。 原理圖與 PCB圖的設(shè)計(jì)采用 電子 CAD繪圖軟件 Protel 99 SE[4]。比如說美國德州儀器半導(dǎo)體的 MPPT控制 IC：SM72442，通過輸出四路 PWM（脈沖寬度